ANALISA PENGARUH INHIBITOR EKSTRAK RIMPANG JAHE TERHADAP LAJU KOROSI INTERNAL PIPA BAJA ST-41 PADA AIR TANAH M. Fajar Sidiq Fakultas Teknik, Program Studi Teknik Mesin Universitas Pancasakti Tegal Email: mr_paimin@yahoo.com Sarip Hidayatulloh Fakultas Teknik, Program Studi Teknik Mesin Universitas Pancasakti Tegal Siswiyanti Fakultas Teknik, Program Studi Teknik Industri Universitas Pancasakti Tegal ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui penambahan inhibitor ekstrak rimpang jahe terhadap laju korosi internal pipa st 41 pada media air tanah dengan kosentrasi di variasi dari 0 ppm, kosentrasi 10 ppm, kosentrasi 20 ppm, dan kosentrasi 30 ppm dengan metode eksperimen (uji laju korosi, uji ph, efesiensi inhibitor, uji O 2 terlarut). Laju korosi akan berkurang dengan penambahan inhibitor ekstrak rimpang jahe, penurunan laju korosi paling rendah pada kosentrasi 30 ppm dengan laju korosi 1.478 mm/yr pada ph 6.96, daya efesiensi inhibitor menghasilkan 0.315 % dan memiliki kandungan O 2 terlarut yang kecil sebesar 2.31. Inhibitor ekstrak rimpang jahe sangat efektif digunakan untuk menurunkan laju korosi internal pipa st 41 dalam media air tanah, hal ini disebabkan karena pada kondisi tersebut senyawa komplek fenol terbentuk dengan sepurna dan menutupi permukaan baja. Kata kunci: inhibitor, rimpang jahe, laju korosi, air tanah, pipa baja st41. ABSTRACT Has conducted research analyzing the effect of the ginger rhizome inhibitor against internal corrosion rate of the steel pipe in the media st41 groundwater with concentrations varied from 10 ppm - 30 ppm. The rate of corrosion inhibitor will be reduced by the addition of ginger, in this experiment the concentration of inhibitor ginger added: 10, 20 and 30 ppm. Research carried out by measuring the current intensity of corrosion using a potentiostat PGS 201 T. In the media groundwater st 41 steel pipe corrosion reaction greatest at concentrations of 10 with the corrosion rate of 1.705 mm / yr at 7.130 ph and power efficiency inhibitor resulted in 21.10%. With the addition of the ginger rhizome inhibitor to 30 ppm of the corrosion rate of the steel pipe st 41 amounted to 1.478 mm / yr (> 1 mm / yr) at ph 6.960 and power efficiency of the inhibitor to produce 31.60. Inhibitors of the ginger rhizome is effectively used to reduce the corrosion rate of the steel pipe in the 41 st ground water media, this is because in these conditions of Fe-pHenol compounds are fully formed and covered the entire surface of the steel. Keywords: ginger rhizome inhibitor, corrosion rate, groundwater, steel pipes st41. 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Korosi merupakan masalah yang serius dalam dunia material dan sangat merugikan karena dapat mengurangi kemampuan suatu kontruksi dalam memikul beban. Usia suatu kontruksi menjadi berkurang dari waktu yang sudah direncanakan. Tidak hanya itu apabila tidak diantisipasi lebih awal maka akan mengakibatkan kerugian-kerugian yang lebih besar antara lain bisa menimbulkan kebocoran, mengakibatkan berkurangnya ketangguhan, robohnya suatu kontruksi, meledaknya suatu pipa/bejana bertekanan dan mungkin juga dapat membuat pencemaran suatu produk (Indahsari, Elisa. 2009). Inhibitor sendiri adalah suatu zat apabila ditambahkan kedalam suatu lingkungan, dapat menurunkan laju penyerangan korosi lingkungan itu terhadap suatu logam (Sidiq, 2013). Menurut Aidil (1972) inhibitor dibagi menjadi dua yaitu inhibitor organik dan inhibitor anorganik. Inhibitor anorganik adalah inhibitor yang diperoleh dari mineral-mineral yang tidak mengandung unsur karbon dalam senyawanya. Material dasar dari inhibitor anorganik antara lain kromat, nitrit, silikat, dan pospat. Inhibitor anorganik bersifat sebagai inhibitor anodik karena 141
inhibitor ini memiliki gugus aktif, yaitu anion negatif yang berguna untuk mengurangi korosi. Senyawa-senyawa ini juga sangat berguna dalam aplikasi pelapisan antikorosi, tetapi mempunyai kelemahan utama yaitu bersifat toksik (Haryono, G dan Sugiarto 2010). Pipa Baja ST-41 adalah baja karbon yang paling banyak dipakai untuk pipa air di bidang industri. Namun demikian dari berbagai macam aplikasi baja karbon, terdapat satu permasalahan yang cukup besar dalam pengembangannya, yaitu korosi. Korosi tidak dapat dicegah namun dapat dikendalikan. Banyak hal yang dapat dilakukan untuk melindungi dari serangan korosi salah satunya dengan menambahkan inhibitor. 1.2 Prinsip Dasar Korosi Korosi adalah reaksi redoks antara suatu logam dengan senyawa lain yang terdapat di lingkungannya (misal air dan udara) dan menghasilkan senyawa yang tidak dikehendaki. Peristiwa korosi kita kenal dengan istilah perkaratan. Korosi ini telah mengakibatkan kerugian bermilyar rupiah setiap tahunnya. Biasanya logam yang paling banyak mengalami korosi adalah besi. Korosi terjadi melalui reaksi redoks, di mana logam mengalami oksidasi, sedangkan oksigen mengalami reduksi. Karat logam umumnya berupa oksida atau karbonat. Karat pada besi berupa zat yang berwarna cokelat-merah dengan rumus kimia Fe 2 O 3 x H 2 O. Oksida besi (karat) dapat mengelupas, sehingga secara bertahap permukaan yang baru terbuka itu mengalami korosi. Berbeda dengan aluminium, hasil korosi berupa Al 2 O 3 membentuk lapisan yang melindungi lapisan logam dari korosi selanjutnya. Hal ini dapat menerangkan mengapa panci dari besi lebih cepat rusak jika dibiarkan, sedangkan panci dari aluminium lebih awet. 1.3 Perhitungan Laju Korosi Pengujian laju korosi dilakukan dengan tiga sel elektroda didasarkan pada metode eskstrapolasi tafel. Sel tiga elektroda merupakan perangkat laboratorium baku untuk penelitian kuantitatif terhadap sifat-sifat korosi bahan. Alat uji yang digunakan adalah alat uji laju korosi tipe sel tiga elektroda dengan potensiostat tipe PGS-201T milik Teknologi Akselarator dan Proses Bahan (PTAPB) - BATAN Yogyakarta. Penentuan harga rapat arus korosi secara tepat sangat diperlukan, karena rapat arus korosi sebanding dengan laju korosi suatu logam dalam lingkungannya. Hal ini sesuai dengan persamaan (1) laju korosi (Jones, 1992) dalam mils (0,001 in) per year (mpy) seperti dibawah ini : (1 ) Daya Inhibisi dihitung berdasarkam rumus empiris pada persamaan (2) di bawah ini: (2) Dimana : E = Daya Inhibisi (%) Ro = Laju korosi tanpa adanya inhibitor (mpy) Ri = Laju korosi dengan adanya inhibitor (mpy) (Sumber : Widharto, 1999 : 136) 1.4 Inhibitor Secara umum suatu inhibitor adalah suatu zat kimia yang dapat menghambat memperlambat suatu reaksi kimia. Sedangkan inhibitor korosi adalah suatu zat kimia yang bila ditambahkan kedalam suatu lingkungan, dapat menurunkan laju penyerangan korosi lingkungan itu terhadap suatu logam. Mekanisme penghambatannya terkadang lebih dari satu jenis. Sejumlah inhibitor menghambat korosi melalui cara adsorpsi untuk membentuk suatu lapisan tipis yang tidak nampak dengan ketebalan beberapa molekul saja, ada pula yang karena pengaruh lingkungan membentuk endapan yang nampak dan melindungi logam dari serangan yang mengkorosi logamnya dan menghasilkan produk yang membentuk lapisan pasif, dan ada pula yang menghilangkan konstituen yang agresif (Indra Surya, 2004). Suatu inhibitor kimia adalah suatu zat kimia yang dapat menghambat atau memperlambat suatu reaksi kimia. Secara khusus, inhibitor korosi merupakan suatu zat kimia yang bila ditambahkan kedalam suatu lingkungan tertentu, dapat menurunkan laju penyerangan lingkungan itu terhadap suatu logam. Pada prakteknya, jumlah yang di tambahkan adalah sedikit, baik secara berangsur angsur maupun periodik menurut suatu selang waktu tertentu. 142
a. Inhibitor teradsorpsi pada permukaan logam, dan membentuk suatu lapisan tipis dengan ketebalan beberapa molekul inhibitor. Lapisan ini tidak dapat dilihat oleh mata biasa, namun dapat menghambat penyerangan lingkungan terhadap logamnya. b. Melalui pengaruh lingkungan (misal ph) menyebabkan inhibitor dapat mengendap dan selanjutnya teradsopsi pada permukaan logam serta melidunginya terhadap korosi. Endapan yang terjadi cukup banyak, sehingga lapisan yang terjadi dapat teramati oleh mata. c. Inhibitor lebih dulu mengkorosi logamnya, dan menghasilkan suatu zat kimia yang kemudian melalui peristiwa adsorpsi dari produk korosi tersebut membentuk suatu lapisan pasif pada permukaan logam. d. Inhibitor menghilangkan sifat yang agresif dari lingkungannya. Berdasarkan sifat korosi logam secara elektrokimia, inhibitor dapat mempengaruhi polarisasi anodik dan katodik. Bila suatu sel korosi dapat dianggap terdiri dari empat komponen yaitu: anoda, katoda, elektrolit dan penghantar elektronik, maka inhibitor korosi memberikan kemungkinan menaikkan polarisasi anodik, atau menaikkan polarisasi katodik atau menaikkan tahanan listrik dari rangkaian melalui pembentukan endapan tipis pada permukaan logam. Mekanisme ini dapat diamati melalui suatu kurva polarisasi yang diperoleh secara eksperimentil. 1.5 Gingerol dan 6-Shogaol Gingerol merupakan senyawa organik non-toksis yang dapat terbiodegradasi, karena itu Gingerol dapat digunakan sebagai inhibitor yang baik untuk memperlambat terjadinya korosi, khususnya untuk baja Gingerol dapat diekstraksi dari tumbuh-tumbuhan dengan cara yang sederhana yaitu dengan perebusan, menggunakan air sebagai pelarut. Salah satu tumbuhan yang mengandung Gingerol adalah rimpang jahe. Gingerol merupakan senyawa yang labil terhadap panas baik selama penyimpanan maupun pada waktu pemrosesan, sehingga Gingerol sulit untuk dimurnikan, dan akan berubah menjadi shogaol. Antioksidan Gingerol dan shogaol termasuk dalam kelompok antioksidan phenolic atau fenolik. Komponen-komponen pedas dari jahe seperti 6-Gingerol dan 6-shogaol dikenal memiliki aktivitas antioksidan cukup. Gingerol merupakan golongan fenol yang merupakan desinfektan yang paling umum yang digunakan di laboratorium sebagai penghambat pertumbuhan kuman atau membunuhnya. Kandungan Gingerol dalam minyak jahe sekitar 20 sampai 30 persen berat jahe Dalam penelitian sebelumnya oleh Andhi Pradana dan Budi Agung K dikatakan bahwa inhibitor organik merupakan inhibitor dari bagian tumbuhan yang mengandung 6-Gingerol dan 6-shogaol. 2. METODE PENELITIAN Metode penelitian yang digunakan adalah metode eksperimental. Penelitian eksperimen adalah suatu penelitian yang di dalamnya ditemukan minimal satu variabel yang dimanipulasi untuk mempelajari hubungan sebab akibat. Metode eksperimental yang dilakukan adalah dengan menambahkan ekstrak inhibitor rimpang jahe dengan berbagai konsentrasi pada spesimen uji yaitu baja ST- 41 yang di akan di uji korosi dengan metode tiga sel elektroda dalam larutan korosif berupa air tanah. 1) Waktu dan tempat penelitian a. Alat dan bahan 2) Prosedur penelitian 3) Pelaksanaan penelitian a. Persiapan alat b. Pembuatan spesimen c. Pembuatan ekstrak rimpang jahe 4) Analisis Data a. Analisis dengan metode uji sel tiga elektroda b. Pengambilan data 5) Variabel penelitian a. Variabel bebas b. Variabel terikat 6) Diagram alir proses 143
3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Pengujian Laju Korosi Hasil pengujian material dapat dilihat dari tabel 1 berikut : Tabel 1. Komposisi kimia baja ST-41 Unsur Test Result % C 0,20 Si 0,21 Mn 0,35 P 0,02 S 0,01 Cr 0,33 Ni 0,03 Al 0,01 Co 0,01 Cu 0,01 Ti 0,01 W 0,03 Pb 0,01 Ce 0,01 Fe 9,87 Tabel 2. Hasil uji korosi Inhibitor Jahe (ppm) ph 0 4,150 10 7,130 20 6,840 30 6,960 Laju Korosi (mm/y) 2,125 2,208 2,150 1,664 1,731 1,720 1,658 1,620 1,588 1,419 1,525 1,491 Rata-rata 2,161 1,705 1,600 1,478 Gambar 1. Laju Korosi Material Pada tabel 2dan Gambar grafik 1. terlihat bahwa hasil uji korosi baja st 41 dalam air tanah dengan konsentrasi 10 ppm tanpa penambahan inhibitor rimpang jahe besarnya intensitas arus korosi adalah sebesar 185,27 μa/cm2 144
dan laju korosinya sebesar 2,161 mm/yr. Dengan penambahan inhibitor rimpang jahe pada konsentrasi sebesar 10 ppm langsung terjadi penurunan intensitas arus korosi sebesar 146,53 μa/cm2 dan laju korosinya sebesar 1,705 mm/yr. Harga intensitas arus korosi maupun laju korosinya semakin menurun sesuai dengan pemberian konsentrasi inhibitor rimpang jahe yang semakin besar, untuk penurunan optimum ditunjukan oleh penambahan inhibitor rimpang jahe pada konsentrasi 30 ppm dengan intensitas arus korosi 126,773 μa/cm2 dan laju korosinya 1,478 mm/yr. Penurunan laju korosi tersebut, kemungkinan disebabkan karena inhibitor rimpang jahe yang di tambahkan ke dalam larutan pengkorosi air tanah dapat bereaksi dengan oksigen secara baik sehingga konsentrasi oksigen didalamnya dapat dikurangi secara optimum, yang berakibat korosi dapat terhambat seperti reaksi berikut: Penurunan laju korosi pada konsentrasi yang lebih tinggi ini membuktikan bahwa inhibitor dapat digunakan secara efektif apabila dimasukkan dalam konsentrasi yang tepat. Hal ini menunjukkan bahwa pada konsentrasi 10 ppm, 20 ppm, dan 30 ppm inhibitor ekstrak rimpang jahe dapat memproteksi pipa baja st 41 dengan maksimal karena jumlah ekstrak rimpang jahe yang pekat. Sehingga dapat disimpulkan bahwa dengan semakin banyaknya senyawa phenol yang ada, maka serangan ion-ion korosif di permukaan baja akan semakin menurun karena terhalang oleh senyawa phenol. 3.2 Efesiensi Inhibitor Ekstrak Rimpang Jahe Variasi Inhibitor (ppm) Tabel 3. Efisiensi inhibitor ekstrak jahe ph Laju Korosi Rata-rata Daya Inhibisi (%) 0 4,150 2,161 0 10 7,130 1,705 21,10 20 6,840 1,600 25,96 30 6,960 1,478 31,60 Gambar 2. Efesiensi Inhibitor Ekstrak Jahe Hubungan efisiensi inhibisi terhadap konsentrasi inhibitor dapat dilihat pada tabel 3dan gambar 2, dimana efisiensi inhibisi cenderung menaik untuk setiap penambahan konsentrasi inhibitor Efisiensi inhibisi ekstrak rimpang jahe yang dihasilkan berbeda-beda tergantung pada konsentrasi inhibitor dan media korosif. Pada grafik dapat dilihat bahwa efisiensi inhibisi pada media korosif air tanah dapat mencapai 31,60 % pada konsentrasi inhibitor 30 ppm, hal ini disebabkan karena pada kondisi tersebut senyawa kompleks Fe-fenol terbentuk dengan sempurna dan menutupi seluruh permukaan baja. 3.3 Perubahan ph Tabel 4. Perubahan ph Variasi Inhibitor (ppm) ph Laju Korosi Rata-rata 0 4,150 2,161 10 7,130 1,705 20 6,840 1,600 30 6,960 1,478 145
Gambar 3. Perubahan ph Air Hubungan laju ph terhadap kosentrasi inhibitor dapat dilihat pada tabel 4 dan gambar 3, dimana laju PH cenderung menurun untuk setiap penambahan kosentrasi inhibitor ekstrak rimpang jahe yang dihasilkan berbedabeda tergantung kosentrasi inhibitor dan media korosif. Pada grafik dapat dilihat bahwa ph yang mendekati netral (7) pada kosentrasi inhibitor 30 ppm mencapai 6,96. 4. KESIMPULAN 1) Laju korosi internal pada pipa baja ST-41 dengan kosentrasi 0 ppm adalah 2.161 mm/yr, kosentrasi 10 ppm sebesar 1.705 mm/yr, kosentrasi 20 ppm sebesar 1.6 mm/yr dan kosentrasi 30 ppm sebesar 1.478 mm/yr. Laju korosi yang terendah pada kosentrasi 30 ppm sebesar 1.478 mm/yr karena inhibitor bekerja secara efektif menurunkan kandungan O 2 lebih kecil sebesar 2,31 dibadingkan kandungan O 2 sebelum dicampur jahe sebesar 5.90 2) Efesiensi inhibitor ekstrak rimpang jahe setelah pengujian korosi yaitu pada kosentrasi 10 ppm sebesar 0,210 %, kosentrasi 20 ppm sebesar 0,249 % dan kosentrasi 30 ppm sebesar 0,315 %. Efesiensi inhibitor yang tertinggi pada kosentrasi 30 ppm karena mampu menurunkan laju korosi yang paling optimal. 3) Perubahan ph air pada baja ST-41 setelah dicampur inhibitor ekstrak jahe pada kosentrasi 0 ppm sebesar 4.15, kosentrasi 10 ppm sebesar 7.13, kosentrasi 20 ppm sebesar 6.84 dan kosentrasi 30 ppm sebesar 6,96. Perubahan ph air ini menjadikan fluida tersebut menjadi kurang korosif. DAFTAR PUSTAKA [1] Dalimunthe., dan Indra Surya. 2004. Kimia Dari Inhibitor Korosi. Universitas Sumatera Utara; Jurnal Teknik Kimia. [2] Fajar Sidiq, M., 2011. Analisa Pengendalian Laju Korosi Pada Pipa Minyak Bumi Lepas Pantai.,Jurnal Sains dan Teknologi MARITIM, Volume X No.1 [3] Fajar Sidiq, M., 2013. Analisa Korosi Dan Pengendaliannya. jurnal foundry, vol.3 no.1 [4] Fajar Sidiq, M.,dkk, 2014. Pengaruh Inhibitor Korosi Terhadap Laju Korosi Internal Pipa. jurnal Engineering, vol.9 no.2 [5] Haryono, G., dan Sugiarto, B. 2010. Ekstrak Bahan Alam sebagai Inhibitor Korosi. FTI UPN Veteran: Yogyakarta. [6] Indahsari,Elisa.2009. Manajemen Korosi Berbasis Resiko Pada Structur Jacket. Offshore Engineering. Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Surabaya [7] Jones D.A. 1992. Principles and Prevention of Corrosion, Mc Millan Publising Company. [8] Trethewey, K. R. & Chamberlain, J. 1991, Korosi Untuk Mahasiswa Sains dan Rekayasa, PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta [9] Uhlig. H.M. 2000, Uhlig`s Corrosion Handbook, Second Edition, John Wiley & Sons, Inc. [10] Widharto,S. 1999. Karat dan Pencegahannya. Cetakan I. Jakarta : PT. Pradnya Paramita. 146